双混频时差测量系统的设计与仿真
发布时间：2021-12-17 18:37
随着航空航天、高速数字通信、卫星导航定位等领域的飞速发展,众多系统对高品质的频率源的需求越来越大,其中原子钟因具有极高的频率稳定度,已经广泛的应用于我国各类授时和守时系统中。随着原有授时和守时系统的不断升级以及新建系统的陆续落成,氢原子钟在系统中的比重不断增加,其秒级稳定度大多优于1.5E-13,因此对高精度的频率测量愈显重要。双混频时差法是高精度频率测量的最常用方法之一,基于此并结合中国科学院国家授时中心一三五规划关于高性能时间频率仪器研制的任务,论文对双混频时差系统进行了设计和仿真。双混频时差测量系统设计主要包括经典的模拟设计方法和数字化设计方法。本论文设计并构建了模拟双混频测量系统,并对一种数字双混频时差测量系统进行了分析和仿真。本论文的主要研究内容分为以下四个部分:(1)根据经典模拟双混频时差测量原理,设计了模拟双混频时差测量系统方案。重点设计实现了混频和过零检测模块,介绍了过零检测原理,并对每个电路级主要功能、电路设计和配置进行详细说明,完成了混频和过零检测模块的电路原理图和PCB(Printed Circuit Board)的绘制。最后利用实验室现有模块以及所设计实现的混频...
【文章来源】： 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)陕西省
【文章页数】：88 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要工作及内容安排
1.3.1 主要工作
1.3.2 内容安排
第2章 频率测量和稳定度分析基础
2.1 常用测量频率标准的方法
2.1.1 差拍法
2.1.2 双混频时差法
2.1.3 频差倍增法
2.1.4 比相法
2.2 频率源输出信号的数学模型
2.3 频率稳定度的频域表征
2.4 频率稳定度的时域表征
2.5 小结
第3章 模拟双混频时差测量系统构建与设计
3.1 系统设计目标
3.2 系统构建方案
3.3 混频和过零检测模块设计
3.3.1 过零检测原理
3.3.2 输入匹配电路级
3.3.3 频率放大电路级
3.3.4 混频和滤波电路级
3.3.5 过零检测电路级
3.3.6 电源退耦设计
3.4 PCB设计
3.5 小结
第4章 模拟双混频时差测量系统测试与结果分析
4.1 测试环境和测试设备
4.2 系统整体测试方案
4.3 系统实测分析
4.3.1 系统中的各个硬件模块
4.3.2 公共频率源为2048B模块时系统本底噪声
4.3.3 公共频率源为DDS开发板时系统本底噪声
4.3.4 公共频率源的分析比较
4.4 小结
第5章 数字双混频时差测量系统的研究与仿真
5.1 系统研究方法介绍
5.2 系统设计方案
5.3 系统各部分仿真
5.3.1 频率源的仿真
5.3.2 Hilbert滤波器的设计和仿真
5.3.2.1 Hilbert变换的定义
5.3.2.2 Hilbert数字滤波器的原理框图
5.3.2.3 FIR型 Hilbert数字滤波器的设计
5.3.2.4 窗函数法设计Hilbert数字滤波器
5.3.2.5 等波纹切比雪夫法设计的Hilbert数字滤波器
5.3.2.6 两种方法设计的Hilbert数字滤波器的比较
5.4 系统整体仿真
5.4.1 附加噪声对系统影响
5.4.2 公共频率源链路噪声对系统影响
5.4.3 仿真系统应用
5.5 小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]提高差分放大电路共模抑制能力的研究 [J]. 宋璐,卫亚博,冯艳平. 信息技术. 2018(11)
[2]运算放大器电路的噪声分析和设计 [J]. 赵俊俊. 电子测试. 2018(16)
[3]双混频时差测量系统的误差分析与试验研究 [J]. 徐超,刘军良,胡永辉. 时间频率学报. 2018(03)
[4]运算放大器的工作原理及应用 [J]. 胡玉松. 科技风. 2018(15)
[5]一种新颖的低阈值迟滞比较器的设计及应用 [J]. 郭晓锋,成俊,江喜平,王正文,王春娟. 中国集成电路. 2017(06)
[6]集成运算放大器在电子线路中的运用 [J]. 卞嘉睿. 电子技术与软件工程. 2017(05)
[7]基于AD9954的数字射频信号源设计 [J]. 张嘉. 西部广播电视. 2016(15)
[8]基于AD9954的复杂波形产生 [J]. 贾群,高晓娟. 黑龙江科技信息. 2016(15)
[9]一种滞回比较器设计 [J]. 薛腾飞,朱江,乔明. 电子与封装. 2015(03)
[10]提高过零点检测精度的方法 [J]. 田萍果,毕雪芹. 电子设计工程. 2014(20)
博士论文
[1]多通道数字化频率测量方法研究与实现[D]. 刘娅.中国科学院研究生院（国家授时中心）. 2010
硕士论文
[1]高精度频率稳定度测量系统的实现[D]. 黄剑龙.中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所). 2016
[2]采用频差倍增法的高精度时域频率稳定度测量仪的研制[D]. 阳丽.武汉理工大学. 2012
[3]基于HILBERT数字滤波的无功功率表设计研究[D]. 陈啸晴.中南大学. 2009
本文编号：3540705
【文章来源】： 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)陕西省
【文章页数】：88 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要工作及内容安排
1.3.1 主要工作
1.3.2 内容安排
第2章 频率测量和稳定度分析基础
2.1 常用测量频率标准的方法
2.1.1 差拍法
2.1.2 双混频时差法
2.1.3 频差倍增法
2.1.4 比相法
2.2 频率源输出信号的数学模型
2.3 频率稳定度的频域表征
2.4 频率稳定度的时域表征
2.5 小结
第3章 模拟双混频时差测量系统构建与设计
3.1 系统设计目标
3.2 系统构建方案
3.3 混频和过零检测模块设计
3.3.1 过零检测原理
3.3.2 输入匹配电路级
3.3.3 频率放大电路级
3.3.4 混频和滤波电路级
3.3.5 过零检测电路级
3.3.6 电源退耦设计
3.4 PCB设计
3.5 小结
第4章 模拟双混频时差测量系统测试与结果分析
4.1 测试环境和测试设备
4.2 系统整体测试方案
4.3 系统实测分析
4.3.1 系统中的各个硬件模块
4.3.2 公共频率源为2048B模块时系统本底噪声
4.3.3 公共频率源为DDS开发板时系统本底噪声
4.3.4 公共频率源的分析比较
4.4 小结
第5章 数字双混频时差测量系统的研究与仿真
5.1 系统研究方法介绍
5.2 系统设计方案
5.3 系统各部分仿真
5.3.1 频率源的仿真
5.3.2 Hilbert滤波器的设计和仿真
5.3.2.1 Hilbert变换的定义
5.3.2.2 Hilbert数字滤波器的原理框图
5.3.2.3 FIR型 Hilbert数字滤波器的设计
5.3.2.4 窗函数法设计Hilbert数字滤波器
5.3.2.5 等波纹切比雪夫法设计的Hilbert数字滤波器
5.3.2.6 两种方法设计的Hilbert数字滤波器的比较
5.4 系统整体仿真
5.4.1 附加噪声对系统影响
5.4.2 公共频率源链路噪声对系统影响
5.4.3 仿真系统应用
5.5 小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]提高差分放大电路共模抑制能力的研究 [J]. 宋璐,卫亚博,冯艳平. 信息技术. 2018(11)
[2]运算放大器电路的噪声分析和设计 [J]. 赵俊俊. 电子测试. 2018(16)
[3]双混频时差测量系统的误差分析与试验研究 [J]. 徐超,刘军良,胡永辉. 时间频率学报. 2018(03)
[4]运算放大器的工作原理及应用 [J]. 胡玉松. 科技风. 2018(15)
[5]一种新颖的低阈值迟滞比较器的设计及应用 [J]. 郭晓锋,成俊,江喜平,王正文,王春娟. 中国集成电路. 2017(06)
[6]集成运算放大器在电子线路中的运用 [J]. 卞嘉睿. 电子技术与软件工程. 2017(05)
[7]基于AD9954的数字射频信号源设计 [J]. 张嘉. 西部广播电视. 2016(15)
[8]基于AD9954的复杂波形产生 [J]. 贾群,高晓娟. 黑龙江科技信息. 2016(15)
[9]一种滞回比较器设计 [J]. 薛腾飞,朱江,乔明. 电子与封装. 2015(03)
[10]提高过零点检测精度的方法 [J]. 田萍果,毕雪芹. 电子设计工程. 2014(20)
博士论文
[1]多通道数字化频率测量方法研究与实现[D]. 刘娅.中国科学院研究生院（国家授时中心）. 2010
硕士论文
[1]高精度频率稳定度测量系统的实现[D]. 黄剑龙.中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所). 2016
[2]采用频差倍增法的高精度时域频率稳定度测量仪的研制[D]. 阳丽.武汉理工大学. 2012
[3]基于HILBERT数字滤波的无功功率表设计研究[D]. 陈啸晴.中南大学. 2009
本文编号：3540705
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3540705.html
